package com.labuladong.sort;

import java.util.Arrays;

public class RadixSort {

    // 基数排序主函数
    public static void radixSortLSD(int[] nums) {
        int min = Integer.MAX_VALUE;
        for (int num : nums) {
            min = Math.min(min, num);
        }

        // 根据最小元素，将所有元素转化为从零开始的非负数
        int offset = -min;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            nums[i] += offset;
        }

        int max = Integer.MIN_VALUE;
        for (int num : nums) {
            max = Math.max(max, num);
        }

        // 计算最大元素的位数
        int maxLen = 0;
        while (max > 0) {
            max /= 10;
            maxLen++;
        }

        // 从低位到高位，依次对每一位进行计数排序
        for (int k = 0; k < maxLen; k++) {
            countSort(nums, k);
        }

        // 将所有元素转化回原来的值
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            nums[i] -= offset;
        }
    }

    // 辅助函数：计数排序
    private static void countSort(int[] nums, int k) {
        // 基数排序中每一位十进制数的取值范围是 0~9
        int[] count = new int[10];

        // 对每个元素的第 k 位进行计数
        for (int num : nums) {
            int digit = (num / (int) Math.pow(10, k)) % 10;
            count[digit]++;
        }

        // 计算累积频率
        for (int i = 1; i < count.length; i++) {
            count[i] += count[i - 1];
        }

        // 按照第 k 位的值对元素进行排序
        int[] sorted = new int[nums.length];
        for (int i = nums.length - 1; i >= 0; i--) {
            int digit = (nums[i] / (int) Math.pow(10, k)) % 10;
            sorted[count[digit] - 1] = nums[i];
            count[digit]--;
        }

        // 把排序结果复制回原数组
        System.arraycopy(sorted, 0, nums, 0, nums.length);
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {29, 157, 239, 139, -120, 155, 50};
        System.out.println("Before sorting: " + Arrays.toString(nums));
        radixSortLSD(nums);
        System.out.println("After sorting: " + Arrays.toString(nums));
    }
}